2020年，我要去火星！_【科技前沿大师谈】

火星探测要上路了！22日在国务院新闻发布会上宣布，火星全球遥感与区域巡视探测任务已批获立项，首个火星探测器预计2020年发射飞往火星。...

前言

中国火星探测之旅要上路了！22日下午，在国务院新闻发布会上，工信部副部长、国家航天局局长许达哲宣布，火星全球遥感与区域巡视探测任务已批获立项，首个火星探测器预计2020年发射飞往火星。

火星探测器将如何着陆？登陆火星还有哪些任务与挑战？

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宇宙这么大，为什么要去火星？

地球在太阳系中是独一无二的一个支撑人类生命存在和发展的星球，但是地球不可能永远拥有这样的条件，从长远来讲人类需要第二个生存的场所，火星是太阳系中人类唯一可以选择在未来可以替代地球的星球。当然条件是需要改造的，而能否进行改造，需要探测之后才能知道。

——杨宇光（航天科工专家）

火星是太阳系的第4颗行星，是离地球轨道最近的一颗行星，距地球的最近距离为5670多万千米。因其表面呈红色，且亮度变化大，所以在我国古代被称为“荧惑”，有“荧荧火光，离离乱惑”之意；而在西方古罗马神话中，则被比喻为身披血色战袍的“战神”马尔斯（Mars）。

数亿公里外的火星荒凉、空寂、砾石遍布、黄沙漫天。虽然毫无生气，人类始终对它充满好奇：

这颗红色行星上是否曾经存在过生命？火星与太阳系是怎样起源及演化的？未来能否将火星改造成人类可居住的星球？这些问题让科学家们迫切希望从火星上找到答案。

这是美国航天局公布的一张由哈勃望远镜在2001年6月26日拍摄的火星资料图片。新华社发

嫦娥一号之后，中国就想探测火星。有些别人没探过，我们探测能对火星有新认识；有些别人虽探过，我们再探一探，可以加深认识。

——中国航天科技集团五院火星项目顾问叶培建院士

从人类未来移居前景来说，火星是太阳系中最值得研究的一颗星，探测火星对了解宇宙演化、物质结构、生命起源等问题有重大意义。

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去火星探测什么科学之谜？

中国火星探测的科学目标虽然还没有最终确定，但基本上围绕这几个方面：

通过光学遥感探测火星形貌，看看火星表面长什么样；

通过光谱等探测火星土壤元素、矿物成分及岩石类型；

探测火星空间环境，包括火星大气；

探测火星土壤结构及水冰，火星表面甚至地下浅层是否有水。

深空探测虽然不会马上产生明显的经济效益，但是对于满足人类探索未知世界的好奇心，拓展人类生活空间，都具有重要意义。

——中国航天科技集团五院火星探测器总设计师孙泽洲

美国宇航局（NASA）“好奇号”火星探测器低角度自拍，帮助我们更多的了解火星。图片来源：Nasa

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火星探测器大揭秘

中国火星探测器由环绕器和着陆巡视器组成。

从地球到火星距离约４亿公里，探测器从地球飞到火星的时间会根据发射的窗口期不同而有所差别，大约为6到12个月。

2014年11月，第十届中国国际航空航天博览会上展示的火星探测系统火星巡视器原尺寸模型，及俗称的“火星车”。新华社记者刘大伟摄

2015年，我国火星探测器模型在第17届中国国际工业博览会上首次公开亮相。新华社记者张建松摄

探测器接近火星后，首先要让它被火星引力捕获，成为环绕火星飞行的探测器。探测器在环绕轨道上做一些轨道调整，同时对仪器进行检测，还将对火星的形貌开展探测。

之后，在合适时机，与环绕器分离的着陆巡视器将进入火星大气，着陆到火星表面并释放火星车，开展巡视探测。与此同时，环绕器继续在轨道上进行科学探测，并为火星车提供对地面的数据中继服务。

——中国航天科技集团五院火星探测器总设计师孙泽洲

一次实现环绕、着陆、巡视

在此之前，还从未有哪个国家一次实现火星“绕、落、巡”。国外在火星着陆任务之前都有环绕卫星在火星附近，可以对着陆过程以及着陆后的数据通信提供及时支持。而中国的火星着陆巡视器是环绕火星不久后，就要与环绕器分离并降落，这对于着陆后的火星车自主能力提出更高要求。

我国首个火星探测器与印度“曼加里安”号探测器只是绕火星赤道轨道飞行不同，我国的火星探测器将绕火星进行大椭圆轨道飞行并对火星进行全球观测，并由进入器载着巡视器着陆火星，巡视器会在火星“走起来”。

——中国航天集团五院火星项目顾问叶培建院士

3月14日，欧俄火星探测器——ExoMars在“质子”号火箭的帮助下发射升空。资料图

这样的任务在轨道设计上更具有复杂性，要兼顾着陆和环绕轨道的要求，增加了任务的难度和复杂度。但这种挑战才能体现出中国在空间技术创新发展中的“首创精神”。

——中国航天科技集团五院火星探测器总设计师孙泽洲

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火星这么大，去哪儿看看？

由于中国火星车将使用太阳能供电，从光照角度考虑，最理想的地方是火星赤道附近，但是火星赤道附近的地形复杂。另外，由于登陆火星99%以上的减速是靠大气减速，因此着陆点海拔越低减速时间越长，登陆越安全。

综合考虑地形复杂度、高程、光照条件、温度等因素，火星比较适合着陆点在北纬5度至30度的区域。

——中国航天科技集团五院火星探测器总设计师孙泽洲

科学家在犹他州沙漠中找到了类似火星表面的模拟试验场，设立了火星沙漠观测站，让航天员在在火星模拟场景中开展模拟生存、地质考察、植物栽培等。图片来源：Jim Urquhart/Reuters

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登陆火星，还要面临哪些挑战？

自20世纪60年代以来，国际上已实施的42次火星探测任务，成功率仅为52%。

火星轨道捕获探测器的控制技术尤为重要，如果这一工作出现失误，探测器要么会与火星擦肩而过，要么会直接撞上火星，从而导致整个火星探测工程的失败。因此，火星轨道捕获火星探测器的过程对于中国未来的火星探测而言是一个至关重要的关口。

——庞之浩（《国际太空》杂志副主编）

这次任务最核心、最难的地方，就是探测器进入火星大气后气动外形和降落伞减速的过程，并且只有一次机会，必须成功。由于地球与火星距离遥远，整个过程无法由地面实时控制，必须依靠探测器自主完成。

——中国航天科技集团五院火星探测器总设计师孙泽洲

如今，探月工程已为火星探测打下了良好基础。但火星探测仅有一般的环节与探月相似。由于月球距离地球40万公里，而火星距离地球最远时达到4亿公里。目前中国已建立深空探测网来实现对火星探测器的测控。但数据还不能实现高速传输，因此未来的火星车操控要比月球车更为复杂。

距离遥远的另一个后果是火星光照强度小，火星大气对阳光还有削减作用。所以火星车的能源供给比月球车更为困难。

其实，无论是捕获探测器技术、不稳定的大气情况设置宇宙辐射，都是目前需要克服的重重难关。但正因为有压力，才能带来技术进步。